Автоматическая система для защиты ламп фар

Чтобы внезапно отказавшая фара на вашем катере не обострила ситуации на акватории, советуем защитить заранее ее лампу. Для этого нужно смонтировать не очень сложную электронную схему. Но прежде уточним, почему перегорают лампы накаливания.

Причина перегорания нити накала чаще всего вовсе не перегрев лампы, хотя при работе нить нагревается до температуры, близкой к точке плавления ее материала. В большинстве случаев лампы накаливания выходят из строя в момент их включения, т. е. перегорают именно «холодные» нити накала.

Дело в том, что электрическое сопротивление у холодной (не включенной) нити в 10 раз (и более) ниже, чем у прогретой. Поэтому в первый момент после включения лампы через ее нить протекает ток, многократно превышающий номинальный, происходит своеобразный удар по нити. В конце концов нить не выдерживает очередной избыточной (а главное, совершенно бесполезной) порции электроэнергии и перегорает.

Если снизить бросок тока при включении лампы накаливания, то условия ее эксплуатации существенно облегчаются. При таком «мягком» включении срок службы лампы неизмеримо (в несколько раз) возрастает.

Особенно полезно защитить дорогие и дефицитные галогенные лампы, которые теперь все чаше применяют в фарах различной подвижной техники. Эти лампы не только обеспечивают хорошие светотехнические показатели фар, но и обладают весьма ценным свойством самовосстановления материала нити накала Испарившийся с нити во время работы лампы металл снова возвращается на поверхность нити после выключения Благодаря этому толщина нити накала в процессе эксплуатации остается практически неизменной Но вот против начальных бросков тока беззащитна и галогенная лампа.

При использовании «мягкого» включения галогенные лампы становятся практически «вечными», выход их из строя может быть обусловлен механическим повреждением либо недопустимым для них замасливанием кварцевого стекла. баллона лампы. Впрочем, при аккуратной эксплуатации этих неприятностей вполне можно избежать.


У ламп накаливания других типов в процессе эксплуатации нить неизбежно утоньшается. К тому же у обычных ламп испарившийся с нити металл постепенно оседает на внутренней поверхности стеклянного баллона, что делает его со временем менее прозрачным.

Автомат, защищающий лампу, затягивает время включения на 0,1—0,2 с. Он представляет собой «трехполюсник»: два его вывода (клеммы «1» и «2» приставки А1) включаются «в разрыв» провода, подающего напряжение питания от выключателя SA1 (штатный прибор электрооборудования катера) на лампу EL1 (также штатную), а третий (клемма «3») соединен с корпусом катера.

При разомкнутых контактах выключателя SA1 приставка A1 обесточена и лампа EL1 не горит. После замыкания контактов выключателя SA1 основной (управляющий силовой цепью питания лампы EL1) транзистор VT3 первоначально «приоткрыт» действием резистора R2. Поэтому хотя к лампе EL1 и приложено напряжение, оно все еще мало для того, чтобы полностью открыть транзистор VТ3 через два вспомогательных транзистора VT1 и VT2. Тем самым устраняется бросок тока через непрогретую еще нить накала лампы EL1. Основная часть напряжения +12 В приложена пока к транзистору VT3.

По мере нагрева нити накала лампы ее сопротивление возрастает, а это значит, что напряжение на ней также растет. Поэтому транзисторы VT1÷VT3 будут постепенно открываться до тех пор, пока последний не перейдет в режим насыщения (полностью откроется). При этом лампа загорится полным светом и будет гореть, пока контакты выключателя SA1 остаются замкнутыми.

Таким образом, в данном автомате открывание управляющего транзистора VT3 зависит от степени нагрева лампы EL1. Автомат одинаково хорошо работает с любыми лампами накаливания, рассчитанными на напряжение бортовой сети 12 В, причем их мощность может быть в пределах от 5 Вт (менее мощные лампы вряд ли имеет смысл защищать) до 120 Вт (две параллельно включенные галогенные лампы). Стоит отметить, что с любыми лампами накаливания (из числа перечисленных) процесс их разогрева всегда идет плавно, причем за максимально короткое время.


Для обеспечения требуемых светотехнических характеристик фар и других световых приборов падение напряжения на открытом управляющем транзисторе (VT3) не должно превышать 1 В (таково требование международных норм к электроосветительным приборам подвижной техники с напряжением бортовой сети 12 В). Поэтому здесь наиболее подходящим является германиевый транзистор ГТ806Д (максимально допустимое напряжение на коллекторе 140 В — важно для общего повышения надежности приставки) или ГТ806В (120 В), или же ГТ806Б (100 В). Менее желательны транзисторы ГТ806А (75 В) или ГТ806Г (50 В). Кроме того, можно применить устаревшие сейчас транзисторы серии П210 (также германиевые): П210А (65 В) или П210Ш (64 В). Те и другие в режиме насыщения обеспечивают на переходе коллектор-эмиттер падения напряжения менее 1 В. Поскольку для снижения тепловой нагрузки этого транзистора его нужно охлаждать, он должен быть установлен на теплоотвод (радиатор) с наружной поверхностью не менее 5 см².

Вместо германиевых транзисторов серии ГТ806 (или П210) можно применить кремниевые транзисторы серии КТ818: КТ818ГМ (90 В), КТ818ВМ (70 В), КТ818БМ (50 В) или же, в крайнем случае, КТ818АМ (40 В). Следует учитывать, что в этом случае падение напряжения на открытом управляющем транзисторе может достигать 3 В, что недопустимо. Поэтому схему приставки придется доработать, чтобы избежать заведомого снижения эффективности работы ламп. В схему придется ввести электромагнитное реле, обмотку которого (клеммы «85» и «86» реле) нужно подключить параллельно лампе EL1, а выводы замыкающей (нормально разомкнутой) группы контактов (клеммы «30» и «87» реле) следует соединить с клеммами «1» и «2» приставки. Кроме того, потребуется полупроводниковый диод, подключенный параллельно обмотке реле во встречном направлении (его катод должен быть связан с клеммой «1» приставки, а анод — с корпусом катера). Этот диод нужен для защиты транзистора VT3 от высоковольтного импульса, возникающего обычно в момент отключения обмотки реле.

При такой видоизмененной схеме первоначально процесс разогрева нити накала идет так же, как это уже описано: напряжение на лампе EL1 нарастает постепенно. Однако как только оно достигнет напряжения срабатывания реле (около 8 В), последнее включится и замкнет своей контактной группой клеммы «1» и «2» приставки. В результате этого лампа EL1 загорится полным светом, как если бы приставки не было вовсе Поскольку при этом напряжении (8 В) нить накала лампы будет прогрета уже достаточно сильно (например, сопротивление двух параллельно включенных галогенных ламп будет превышать 0,8 Ом вместо 0,1 Ом до прогрева), значительного броска тока не происходит. В такой схеме транзистор VT3 будет разгружен действием контактной группы реле, а значит, он находится здесь в более благоприятном электрическом и тепловом режиме. Поэтому теперь теплоотвод для него не потребуется, поскольку он работает активно лишь кратковременно — только в момент включения лампы — и не успевает сильно нагреваться.


Во втором варианте схемы можно применить почти любые малогабаритные реле, рассчитанные на напряжение бортовой сети 12 В, например автомобильные типов 111.3747, 112.3747, 113.3747 (и их модификации), имеющие замыкающую (клеммы «30» и «87» реле) или переключающую (клеммы «30», «87» и «88») группу контактов. (Реле, не имеющие клеммы «87», не подходят). Диод может быть типа КД102А, КД103Б, КД226Б, КД226 (с любым буквенным индексом) или же «проводной» диод 3403.3747 (последний устанавливается «в разрыв» провода с помощью штекеров серии 6,3 мм). При этом как реле, так и диод можно поместить вовнутрь приставки либо расположить отдельно от нее.

Для раскачки управляющего транзистора автором применен кремниевый транзистор типа КТ829А (VT2), обладающий большим коэффициентом передачи тока (не менее 750). Транзистор VT1 также кремниевый — КТ208А. Оба этих транзистора не нуждаются в теплоотводе.

Собирают приставку в небольшой металлической коробке, снаружи которой должны быть размещены два винтовых зажима (клеммы «1» и «2») с резьбой М5 (изолированных от корпуса коробки). Третьим выводом приставки (клемма «3») является сама коробка (ее корпус). Она должна быть надежно соединена с корпусом катера (общим проводом бортсети). Транзистор VT3 нужно изолировать от теплоотвода с помощью пластинки слюды или лавсановой пленки либо изолировать от корпуса приставки сам теплоотвод.

Предлагаемым устройством можно оборудовать лампы не только фар, но и других светотехнических приборов. Подчеркнем, что имеющаяся задержка включения ламп крайне мала и практически не заметна для глаз человека. При движении катера данный автомат не оказывает отрицательного воздействия на факторы безопасности плавания. Более того, повышение надежности световых приборов благотворно сказывается на общей безопасности судна.